JP2014117057A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送電コイルを収納する筐体が水没した場合であっても水の浸入を防止すると共に、膨張空気を逃がすことが可能な非接触給電装置を提供する。
【解決手段】非接触給電装置１００は、送電コイル１２を有し、車両２００側に設けられた受電コイル２２と磁気的結合により受電コイル２２に対して非接触で送電するものであって、送電コイル１２を収納する地上側コイル筐体１０２と、地上側コイル筐体１０２よりも高い箇所に設置され、開口部１６を有した電源ボックス１０１と、地上側コイル筐体１０２と電源ボックス１０１との間に配索される配管１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。

従来、地上に設けられた送電コイルを有し、車両に設けられた受電コイルとの磁気的結合により非接触で電気自動車等の車両バッテリの充電を行う非接触給電装置が提案されている。このような非接触給電装置において送電コイルは、筐体内に収納されている。また、送電コイルは発熱するため、筐体内の空気は温度上昇により膨張する。筐体には、この膨張空気を逃がすために開口（ブリーザ穴）が設けられている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２５４６３３号公報

しかし、特許文献１に記載の非接触給電装置では、送電コイルを収納する筐体が地上に設けられているため、筐体が水没してしまった場合にはブリーザ穴から筐体内に水が浸入してしまう可能性があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、送電コイルを収納する筐体が水没した場合であっても水の浸入を防止すると共に、膨張空気を逃がすことが可能な非接触給電装置を提供することにある。

本発明に係る非接触給電装置は、送電コイルを収納する第１筐体と、第１筐体よりも高い箇所に設置され、開口部を有した第２筐体と、第１筐体と第２筐体との間に配索される配管とを備える。

本発明によれば、膨張空気は配管を通じて第２筐体の開口部から排出されると共に、たとえ第１筐体のみが水没してしまっても第１筐体自体に膨張空気の排出口がないことから、水が浸入することがない。従って、送電コイルを収納する筐体が水没した場合であっても水の浸入を防止すると共に、膨張空気を逃がすことができる。

本実施形態に係る非接触給電装置を含む非接触給電システムの概略構成図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の作用を説明する第１の図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の作用を説明する第２の図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の作用を説明する第３の図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の作用を説明する第４の図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る非接触給電装置を含む非接触給電システムの概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る非接触給電システム１は、車両２００に搭載される車両側ユニットと、地上
側に設けられる非接触給電装置１００とを備え、非接触給電装置１００から車両側ユニットに対して非接触で電力を供給し、車両２００に設けられる車両バッテリ２８を充電するシステムである。

非接触給電装置１００は、給電スタンドや駐車場などに設置されるものであって、車両２００が所定の駐車位置に駐車されるとコイル（後述の送電コイル１２と受電コイル２２）間の非接触給電により電力を供給するものである。このような非接触給電装置１００は、電源ボックス（第２筐体）１０１と、地上側コイル筐体（第１筐体）１０２とを備えている。

電源ボックス１０１は非接触給電装置１００の主要となる構成を収納する筐体であって、電源ボックス１０１内には電力制御部１１、及び制御部１５といった送電コイル１２に対して高周波電力を印加するための回路が収納されている。また、電源ボックス１０１内には、車両２００側と通信するための無線通信部１４についても収納されている。地上側コイル筐体１０２は、送電コイル１２を密閉収納する筐体である。

電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路であり、整流部１１１と、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ
Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１１２と、インバータ１１３と、センサ１１４とを備えている。

整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源３００からの出力交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。インバータ１１３は、平滑コンデンサやＩＧＢＴ等のスイッチング素子及びを有したＰＷＭ制御回路等を含む電力変換回路であって、制御部１５によるスイッチング制御信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に供給するものである。センサ１１４は、ＰＦＣ回路１１２とインバータ１１３との間に接続され、電流や電圧を検出するものである。

送電コイル１２は、車両２００側の受電コイル２２に対して非接触で電力を供給するためのコイルであって、駐車スペースの表面と平行な方向に円形形状に巻かれている。このような送電コイル１２は、駐車スペース上に設けられており、車両２００が適切な駐車位置に駐車されると、受電コイル２２と距離を保った状態で受電コイル２２の直下に位置するようになっている。

無線通信部１４は、車両２００側の無線通信部２４と双方向に通信を行うものである。無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信周波数には、インテリジェントキーなどの車両周辺機器への干渉を考慮して、車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されている。無線通信部１４及び無線通信部２４との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式などの遠距離に適した通信方式が用いられている。

制御部１５は、非接触給電装置１００全体を制御する部分であり、電力制御部１１、及び無線通信部１４を制御するものである。制御部１５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信により、非接触給電装置１００からの電力供給を開始する旨の制御信号を車両２００側に送信したり、車両２００側から電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。制御部１５は、センサ１１４の検出電流に基づいて、インバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイル１２から送電される電力を制御する。

車両２００は、受電コイル２２と、無線通信部２４と、充電制御部２５と、整流部２６
と、リレー部２７と、車両バッテリ２８と、インバータ２９と、モータ３０と、通知部３２とを車両側ユニットとして備えている。受電コイル２２は、非接触給電装置１００の送電コイル１２から非接触にて給電を受けるコイルであって、車両２００の底面部、特に後方の車輪の間に設けられている。この受電コイル２２は、送電コイル１２と同様に、駐車スペースの表面と平行な方向に円形形状に巻かれている。このような受電コイル２２は、車両２００が適切な駐車位置に駐車されると、送電コイル１２と距離を保った状態で送電コイル１２の直上に位置するようになっている。

無線通信部２４は、非接触給電装置１００側に設けられた無線通信部１４と双方向に通信を行うものである。整流部２６は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２６で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。リレー部２７は、制御部２５の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備え、当該リレースイッチをオフにすることにより、車両バッテリ２８側と、充電回路部側となる受電コイル２２及び整流部２６とを切り離す機能を有している。

車両バッテリ２８は、車両２００の電力源となるものであり、複数の二次電池を接続することで構成されている。インバータ２９は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号に基づいて、車両バッテリ２８から出力される直流電力を交流電力にし、モータ３０に供給するものである。モータ３０は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源となるものである。

制御部２５は、車両バッテリ２８の充電を制御すると共に、無線通信部２４を制御するコントローラである。制御部２５は、無線通信部２４及び無線通信部１４を介して充電を開始する旨の信号を非接触給電装置１００の制御部１５に送信する。また、制御部２５は、図示しない、車両２００全体を制御するコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ２９のスイッチング制御や、車両バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。さらに、制御部２５は、当該コントローラにより、車両バッテリ２２のＳＯＣに基づいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を、非接触給電装置１００の制御部１５に送信する。

通知部３２は、ドライバが視認可能に設けられるナビのディスプレイ、警告ランプ、及びスピーカ等であって、制御部２５からの信号に基づいて、各種情報をドライバに提供するものである。

ここで、図１に示すように、電源ボックス１０１と地上側コイル筐体１０２とは、電線１７によって互いに接続されている。このため、インバータ１１３は、電線１７を通じて送電コイル１２に高周波電力を供給することとなる。

さらに、本実施形態において電源ボックス１０１は、地上側コイル筐体１０１よりも高い箇所に設置されると共に開口部１６を有している。加えて、電源ボックス１０１及び地上側コイル筐体１０２は、ブリーザホースからなる配管１８によって互いに接続されている。このため、地上側コイル筐体１０２内の空気が膨張した場合、膨張空気は、配管１８を通じて電源ボックス１０１内に至り、電源ボックス１０１の開口部１６から外部に放出されることとなる。さらに、電源ボックス１０１（開口部１６）が地上側コイル筐体１０２よりも高い箇所に設けられていることから、たとえ地上側コイル筐体１０２が水没してしまっても、開口部１６が水没しない限り地上側コイル筐体１０２内に水は浸入しない構成となっている。

また、図１に示すように、本実施形態において電源ボックス１０１は、冷却機器１９を
備えている。この冷却機器１９は、冷風を発生させるものであり、配管１８を通じて冷風を地上側コイル筐体１０２に送り込む構成となっている。これにより、発熱する送電コイル１２の冷却を行うことができるようになっている。

さらに、本実施形態において配管１８は、電力制御部１１から送電コイル１２に高周波電力を印加するために配索される電線１７と一体化されて配索されている。すなわち、本実施形態において配管１８はブリーザホースからなり、このブリーザホースが電線１７と同じ保護部材により保護されて配索されている。これにより、個別に配索する場合と比較して手間を軽減できると共に部品点数の削減を図ることができる。

また、本実施形態において電源ボックス１０１は、開口部１６に防湿フィルター１６ａが設けられている。防湿フィルター１６ａは、空気の通過を許容し、かつ、湿気の通過を阻止するものである。これにより、地上側コイル筐体１０１への湿気の侵入を防ぎ、超寿命化を図ることとしている。

次に、本実施形態に係る非接触給電装置１００の給電方法の一例を説明する。まず、車両２００が非接触給電装置１００に接近したとする。なお、接近したか否かはＧＰＳ情報及び地図情報等に基づいて判断される。

次いで、車両２００の制御部２５は、無線通信部２４を起動させて、非接触給電装置１００の無線通信部１４と通信可能な状態にする。無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信可能な状態になると、車両２００の制御部２５は、リンクを確立するための信号を、無線通信部２４から無線通信部１４に送信する。そして、非接触給電装置１００の制御部１５は、当該信号を受信した旨の信号を、無線通信部１４から無線通信部２４に送り返す。これにより、無線通信部１４と無線通信部２４との間でリンクが確立する。

また、車両２００の制御部２５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信で、車両２００のＩＤを非接触給電装置１００の制御部１５に送信する。非接触給電装置１００の制御部１５は、車両２００側から送信されたＩＤが、予め登録されているＩＤと合致するか否かを判定することで、ＩＤ認証を行う。なお、本実施形態に係る非接触給電システム１は、予め給電可能な車両２００のＩＤが非接触給電装置１００に登録されている。このため、上記のＩＤ認証により、登録ＩＤと合致した車両２００のみが給電することができる。しかし、非接触給電システム１は、これに限らず、ＩＤ認証なしであってもよい。

ＩＤ認証の終了後、制御部１５は、車両２００が適正な位置に達したか否かを判断する。車両２００が適正な位置にない場合、制御部１５は、無線通信部１４を通じて車両２００を誘導する誘導情報を送信する。これにより、車両２００側の制御部２５は、通知部３２に対して誘導情報を表示等させ、ドライバに車両２００を動かす方向を示すこととなる。一方、車両２００が適正な位置に達した場合、制御部１５は、電力制御部１１を制御して、高周波電力を送電コイル１２に印加する。これにより、非接触にて給電が行われることとなる。

次に、本実施形態に係る非接触給電装置１００の作用を説明する。図２は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の作用を説明する第１の図である。図２に示すように、例えば日中には、地上側コイル筐体１０２が日光に晒されることとなる。これにより、地上側コイル筐体１０２は加熱され、内部の空気は膨張することとなる。

本実施形態において膨張空気は、配管１８を通じて電源ボックス１０１内に至る。そして、電源ボックス１０１に形成された開口部１６を通じて膨張空気は外部に排出されるこ
ととなる。

図３は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の作用を説明する第２の図である。図３に示すように、例えば夜間には、地上側コイル筐体１０２が冷却されることとなる。これにより、地上側コイル筐体１０２の内部の空気は縮小することとなる。

この場合において空気は、防湿フィルター１６ａが設けられる開口部１６を通じて配管１８内に至り、配管１８を通じて地上側コイル筐体１０２内に至る。これにより、地上側コイル筐体１０２の冷却時には空気を外部から取り込み、地上側コイル筐体１０２の内部空気の縮小により、地上側コイル筐体１０２に凹み等による負荷が掛かってしまうことを防止することができる。しかも、開口部１６には防湿フィルター１６ａが設けられているため、空気の通過が許容され、かつ、湿気の通過が阻止されるため、地上側コイル筐体１０２内に湿気を多く含む空気が流入することを防ぎ、結露による回路ショートを防止することができる。

図４は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の作用を説明する第３の図である。図４に示すように、例えば充電中において、地上側コイル筐体１０２内の送電コイル１２には高周波電力が印加される。このため、送電コイル１２は発熱することとなる。

この場合において電源ボックス１０１内の制御部１５は、冷却機器１９を駆動させる。これにより、冷却機器１９からの冷風が配管１８を通じて地上側コイル筐体１０２内に至り、送電コイル１２を冷却することとなる。よって、送電コイル１２の発熱を抑えることができる。

なお、本実施形態において電源ボックス１０１は冷却機器１９を備えているが、たとえ備えていなくとも開口部１６を通じて通気を確保することにより外気によって送電コイル１２の冷却を行うことができることはいうまでもない。

図５は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の作用を説明する第４の図である。図５に示すように、例えば降雨などの影響により地上側コイル筐体１０２が水没してしまったとする。ここで、本実施形態に係る地上側コイル筐体１０２にはブリーザ穴が形成されておらず、ブリーザ穴を介して水が浸入することはない。すなわち、本実施形態に係る地上側コイル筐体１０２は、ブリーザ穴に代えて配管１８を接続し、配管１８は電源ボックス１０１につながっている。このため、水の浸入を防止しつつも、図２及び図３を参照して説明したように、通気を確保することができる。

なお、図５に示すように、地上側コイル筐体１０２が水没してしまった場合、制御部１５は、冷却機器１９を作動させ、冷風を地上側コイル筐体１０２内に送り込むようにしてもよい。これにより、地上側コイル筐体１０２の内圧を高めて地上側コイル筐体１０２の筐体接続部等の隙間から水が浸入してしまうことも防止することができるからである。

このようにして、本実施形態に係る非接触給電装置１００によれば、送電コイル１２を収納する地上側コイル筐体１０２よりも高い箇所に設置され開口部１６を有した電源ボックス１０１を備え、地上側コイル筐体１０２と電源ボックス１０１との間に配管１８が配索されているため、膨張空気は配管１８を通じて電源ボックス１０１の開口部１６から排出されると共に、たとえ地上側コイル筐体１０２のみが水没してしまっても地上側コイル筐体１０２自体に膨張空気の排出口がないことから、水が浸入することがない。従って、送電コイル１２を収納する地上側コイル筐体１０２が水没した場合であっても水の浸入を防止すると共に、膨張空気を逃がすことができる。

また、電源ボックス１０１には送電コイル１２に高周波電力を印加するための回路が収納されているため、非接触給電装置１００の主要構成を収納する電源ボックス１０１を利用して水の浸入を防止すると共に、膨張空気を逃がすことができ、構成部品の兼用化を図ることができる。

また、配管１８は送電コイル１２に高周波電力を印加するために配索される電線１７と一体化されて配索されているため、個別に配索するよりも配管１８と電線１７との保護部材等を共通化することができ、部品点数の削減を図ることができる。

また、電源ボックス１０１は開口部１６に防湿フィルター１６ａが設けられているため、地上側コイル筐体１０２への湿気の侵入を防ぎ、長寿命化を図ることができる。

また、電源ボックス１０１は冷風を発生させる冷却機器１９を収納し、冷却機器１９は配管１８を通じて冷風を地上側コイル筐体１０２に送り込むため、発熱する送電コイル１２の冷却を行うことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば本実施形態においては、配管１８を電源ボックス１０１に接続し、電源ボックス１０１の開口部１６から膨張空気を逃がす構成となっているが、配管接続先は電源ボックス１０１に限らず、他の筐体（例えば充電量に応じた料金を投入する料金ボックスなど）であってもよい。

１…非接触給電システム
１００…非接触給電装置
１０１…電源ボックス（第２筐体）
１０２…地上側コイル筐体（第１筐体）
１１…電力制御部
１１１…整流部
１１２…ＰＦＣ回路
１１３…インバータ
１１４…センサ
１２…送電コイル
１４…無線通信部
１５…制御部
１６…開口部
１６ａ…防湿フィルター
１７…電線
１８…配管
１９…冷却機器
２００…車両
２２…受電コイル
２４…無線通信部
２５…制御部
２６…整流部
２７…リレー部
２８…車両バッテリ
２９…インバータ
３０…モータ
３２…表示部
３００…交流電源

Claims (5)

1. 送電コイルを有し、車両側に設けられた受電コイルと磁気的結合により受電コイルに対して非接触で送電する非接触給電装置であって、
   前記送電コイルを収納する第１筐体と、
   前記第１筐体よりも高い箇所に設置され、開口部を有した第２筐体と、
   前記第１筐体と前記第２筐体との間に配索される配管と、
   を備えることを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記第２筐体には、前記送電コイルに高周波電力を印加するための回路が収納されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記配管は、前記回路から前記送電コイルに高周波電力を印加するために配索される電線と一体化されて配索されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
4. 前記第２筐体は、前記開口部に防湿フィルターが設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電装置。
5. 前記第２筐体は、冷風を発生させる冷却機器を収納し、
   前記冷却機器は、前記配管を通じて冷風を前記第１筐体に送り込む
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非接触給電装置。

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